多功能函数信号发生器设计报告

2013级 模拟电子技术课程设计     多功能函数信号发生器设计     姓    名 学    号 院、系、部 班    号 完成时间 摘　要 本次课程的内容是设计一个能产生正弦波、矩形波、三角波的电路的函数信号发生器。 方波与三角波发生器由集成运放电路构成，包括比较器与RC积分器组成。方波发生器的基本电路由带正反馈的比较器及RC组成的负反馈构成；三角波主要由积分电路产生。三角波转换为正弦波，则是通过差分电路实现。该电路振荡频率和幅度便于调节，输出方波幅度大小由稳压管的稳压值决定，方波经积分得到三角波；而正弦波发生电路中两个电位器实现正弦波幅度与电路的对称性调节，实现较理想的正弦波输出波形。   由比较器与积分器组成的方波三角波发生器，比较器输出的方波信号经积分器生成三角波，再经由差分放大器生成正弦波信号。其中方波三角波生成电路为基本电路，添加电位器调节使其频率幅度改变；正弦波生成电路采用差分放大器，由于差分放大电路具有工作点稳定、输入阻抗高、抗干扰能力较强等优点，特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。 关键字：函数信号发生器 方波 三角波 正弦波 目 录 第1章　设计任务与要求    1 第2章　与论证    1 2.1　方波产生的原理    1 2.2　三角波产生的原理    1 2.3　正弦波产生的原理    2 2.4  总方案的确定    2 第3章　单元电路的设计与参数的计算    2 3.1　方波信号产生单元    2 3.2　三角波信号产生单元    3 3.3　二阶低通滤波    4 3.4　元器件的选择    5 第4章　仿真与调试    5 第5章　结论与心得    7 参考文献    7 第1章　设计任务与要求 1、掌握正弦波、方波、三角波的波形产生原理，给出波形产生电路总体方案。 2、确定各单元电路中各元器件具体参数。 3、焊接电路板，进行调试。 4、方波峰-峰值UP-P>=6V 三角波峰-峰值UP-P>=10V 正弦波输出波形稳定、平滑 5、编写设计说明，要求： 给出设计总体方案；设计电路图，附件中列出元器件清单；论述电路原理；各单元电路功能；计算出各级信号频率、幅值；给出信号输出的波形图；格式见模电实验指导书。 第2章　方案与论证 2.1　方波产生的原理 方波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。电路实际上由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成。通过改变滞回比较器的输出端的电压，使其在高电平和低电平之间跳变，产生了正负交替的矩形波。 2.2　三角波产生的原理 三角波产生电路主要是积分电路的正向和反向充放电时间常数相等。输入电压通过电阻R加在集成运放的反相输入端，并在输出端和反相输入端之间通过电容C引回一个深度负反馈，组成积分电路。利用积分电路的输出电压反复改变，成为周期性重复的三角波。 2.3　正弦波产生的原理 正弦波振荡电路是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。振幅平衡和相衡是正弦波振荡电路产生持续振荡的两个条件。 2.4　总方案的确定 经过比较和计算，我们选择了以下方案。 低通滤波电路     2-1　波形输出图 第3章　单元电路的设计与参数的计算 设计出的多功能函数信号发生器采用+12V—12V双电源，电路图如下所示，用来输出方波，三角波，正弦波。 3.1　方波信号产生单元 3-1　方波输出电路图 工作原理：U+电压上升到U-=U+时，滞回比较器的输出端将发生跳变，由高电平跳变为低电平，U-电压下降到U-=U+时，滞回比较器的输出端将再次发生跳变，由低电平跳变为高电平，以后又重复上述过程。滞回比较器的输出端反复地在高电平和低电平之间跳变，于是产生了正负交替的矩形波。 3.2　三角波信号产生单元 3-2　三角波输出电路图 上图各量表达式如下： 式中电阻与电容的乘积称为积分时间常数，在输出端和反相输入端之间通过电容引回一个深度负反馈，组成了积分电路。滞回比较器的输出加在积分电路的反相输入端进行积分，而积分电路的输出又接到滞回比较器的同相输入端，控制滞回比较器输出端的状态发生跳变。 3.3 二阶低通滤波 3-3　二阶低通滤波器 二阶低通滤波器，与一阶低通滤波器相比，下降的速度提高一倍，使滤波特性比较接近于理想情况。 3-4 多功能函数信号发生器电路图 3.4　元器件的选择 任务中要求方波的峰值UP-P>=6V，理论上方波的峰值UP-P=2UZ，经过上网查找以及有关资料的阅读，最终选择了稳压管型号为BZV60-C6V2。而要求三角波的峰值UP-P>=10V理论上三角波的峰峰值UP-P=2(R3/R2)UZ。所以最终选择选择了R1=R4=R5=R6=10KΩ，R2=15KΩ，R3=20KΩ。 第4章　仿真与调试 １没有输出信号：调试时，输出端口并不能收集到相应的波形。 原因：在接地端没有引出地线。         第5章　结论与心得 我这次的选是多功能函数信号发生器，经过好几天的努力，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我失落过，也曾一度激情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长；生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固。在设计中遇到的很多专业问题，最后在老师、同学的辛勤指导下，终于顺利完成了。 参考文献 [1] 王小平. 模拟电路实验与课程设计[M]. 石家庄铁道学院电工基础教研室        [2] 邵舒渊. 模拟电子技术基础实验[M]. 西北工业大学出版社      [3] 杨素行. 模拟电子技术基础简明教程[M]. 高等教育出版社